SYSTEMES D'ABSORPTION DANS LE SPECTRE DES QUASARS: CINEMATIQUE, METALLICITE, EVOLUTION COSMOLOGIQUE
Résumé
Absorption line systems observed at high resolution in the spectrum of background quasars are powerful tools for studying the baryonic gas content of the Universe and its evolution. Whereas the diffuse gas clouds of the intergalactic medium, the so-called Lyman-alpha forest, dominate the mass density of baryons at high redshift, the damped Lyman-alpha systems with their large neutral hydrogen column densities dominate the mass density of neutral gas at any redshift. The latter are probably associated to important steps in the formation and evolution of galaxies. In this thesis, I present works whose aim is to better determine the physical properties and constrain the nature of the damped Lyman-alpha systems. After an introduction and a review of our knowledge in the field, I describe my analysis of the chemical abundances and kinematics of the neutral gas at high redshift. I then investigate the connection between those objects and the optical identification of the absorbing galaxies at intermediate redshift by studying the nucleosynthesis history of the gas and the possible existence of dust grains at z_abs less than 1.7. Moreover, the application of the technics of integral field spectroscopy enabled me to search for Lyman-alpha emission from star-forming regions associated to the highest redshift damped Lyman-alpha systems, emission that I interpret in the framework of a physical model of damped Lyman-alpha systems. Finally, the last part of the thesis is devoted to a project aiming at the study of the association of the Lyman-alpha forest clouds with large-scale structures and galactic haloes at low redshift, and I present in this context the results of an efficient survey of bright quasars in the background of the Coma cluster of galaxies.
Les systemes de raies d'absorption observes a haute resolution dans le spectre des quasars sont des outils puissants pour etudier le gaz baryonique dans l'Univers et son evolution. Tandis que les nuages de gaz diffus du milieu intergalactique, la foret Lyman-alpha, dominent la densite de masse des baryons a grand decalage spectral, les systemes d'absorption Lyman-alpha lorentziens de grandes densites de colonne en hydrogene neutre dominent la densite de masse du gaz neutre a tout decalage spectral. Ces derniers sont probablement associes a des etapes-cles de la formation et de l'evolution des galaxies. Dans cette these, je presente des travaux dont l'objectif est de mieux cerner les proprietes physiques et de contraindre la nature des systemes lorentziens. Apres une introduction et une revue detaillee de nos connaissances dans le domaine, je decris ma propre analyse des abondances chimiques et de la cinematique du gaz neutre a grand decalage spectral. Je fais ensuite le lien entre ces objets et l'identification optique des galaxies responsables de l'absorption a decalage spectral intermediaire en etudiant plus particulierement l'histoire nucleosynthetique du gaz et la possibilite de l'existence de poussieres a z_abs plus petit que 1.7. L'application des techniques de la spectroscopie integrale de champ m'a en outre permis de rechercher l'emission Lyman-alpha des regions de formation d'etoiles associees aux systemes lorentziens de decalages spectraux les plus grands, emission que j'interprete dans le cadre de plusieurs modelisations originales. La derniere partie de la these est dediee au projet d'etude de l'association de la foret Lyman-alpha avec les grandes structures et les halos galactiques de notre Univers local, et je presente dans ce contexte les resultats d'un releve efficace de quasars brillants situes a l'arriere-plan de l'amas de galaxies de Coma.